Carousel storage systems are automated storage/retrieval systems for small to medium sized unit loads. They have been widely used in warehousing applications to support order picking, assembly and kitting operations. A typical carousel storage system has a driving mechanism, which rotates a set of multi-shelf storage carriers, allowing a S/R machine or picker to select the desired item while remaining in one position. Recent developments in this system include the automation of S/R operations where both the rack and the automated S/R machine are operated under computer control.
In the first part of this thesis, we consider the problem of optimal design of automated double carousel system which is a variation of the standard carousel system. The standard carousel system is composed of single carousel body and a S/R machine. On the other hand, the carousel body of double carousel system consists of two sub-carousels, a lower and an upper one. Each sub-carousel has its own driving mechanism to bring the desired rack location to the S/R machine column. It is expected that the throughput rate of a double carousel system can be substantially increased by adopting the two class storage assignment policy. In this policy, the items and storage region are partitioned into two classes, i.e., the items with high turnover rates are stored at the lower carousel and those with low turnover rates at the upper carousel. Within any given class, items are assigned to storage locations randomly. We derive the expected cycle time models to estimate the throughput rate of the two class-based double carousel system. Also, a proper choice of class boundary is shown to further enhance the system efficiency.
The second part attempts to measure analytically the effects of double shuttle in the storage/retrieval machine on the throughput of standard and double carousel systems. For the double carousel system, a retrieval sequencing heuristic is proposed which utilizes the characteristics of two independently rotating sub-carousels. And then the expected four command cycle time models are developed under the heuristic. Through simulation studies, we compare the throughput of the double carousel working on the four command cycles with those on the dual command cycles.
In the third part, we address multi-carousel S/R machine system which can substantially reduce high initial investment cost which is a major reason for the low popularity of automated carousel system in manufacturing companies. We develop an expected travel time model and propose carousel-class-based storage assignment rule to find the minimum number of S/R machines required.
첨단기기의 발달과 높은 임금 상승에 대한 대안으로써 공장자동화에 대한 관심이 고조되고 있으며, 따라서 자동입출고 시스템에 대한 수요가 증대되고 국내외에 많은 수의 자동입출고 시스템이 설치, 운영되고 있다. 현재 운영되고 있는 시스템은 대부분이 단위 적재형 자동입출고 시스템(unit-load AS/RS)인데, 기계가공 반제품, 공구, 조립용 지그(jig), 전자부품, 혹은 의약품 및 생활용품 등의 소형 물품을 저장 운영하는데 적합한 회전형 자동입출고 시스템(carousel system)에 대한 수요가 점증하고 있다. 특히 이러한 시스템은 무인 작업을 필요로 하는 위험지역 (원자력 발전소, 방사능 오염 군사지역, 우주공간)내에서의 작업과 레이저를 이용한 자동 용접장치 등과 같은 정밀 소형물 취급 자동화시설 등에 널리 활용되고 있다.
본 연구에서는 회전형 자동입출고 시스템의 경제적 도입 및 효율적 운영을 위하여 기존 형태의 캐러젤(carousel) 시스템에서 변형된 디자인 모형을 제시하고 이러한 새로운 시스템의 수행도 평가를 하였다.
제2장에서는 표준형 캐러젤 시스템의 한가지 변형된 형태로써, 두개의 구동장치에 의하여 상단 캐러젤과 하단 케러젤이 독립적으로 회전이 가능한 이단 캐러젤 시스템(double carousel system)이 다루어졌다. 입출고 빈도수가 높은 품목은 하단에 저장되고, 빈도수가 낮은 품목은 상단에 저장되는 이단계 계급할당 저장규칙 (two class based assignment rule)이 적용되었으며, 시스템의 수행도 평가를 위한 주기시간 모형(cycle time model)을 개발하였고, 주기시간 모형을 근간으로 상단과 하단 캐러젤의 최적크기를 구하였다.
제3장에서는 이중 입출고 기기(double shuttle S/R machine)를 갖는 회전형 자동입출고 시스템의 수행도 평가가 소개되었는데 한번의 싸이클로써 4개의 오더(order)를 처리할 수 있기에 기존의 단일 입출고 기기에 비하여 효율성이 높다. 여기서는 이중 입출고 기기가 표준형 캐러젤과 이단 캐러젤에 각각 적용될 때의 주기시간 모형과 그 수행도를 평가하였다.
제4장에서는 여러 대의 캐러젤이 설치된 시스템을 하나의 입출고기기가 서비스하는 복수 캐러젤 단일 입출고 기기 시스템(multi-carousel S/R machine system)에 대한 수행도를 평가하였다. 수행도 평가를 위하여 주기시간의 분석적 모형을 개발하였으며, 요구되는 입출고 빈도상황에 맞는 최적의 입출고 기기의 대수를 결정하기 위한 간단한 발견적(heuristic) 기법이 제시되었다.
